2.1 系統結構

　　系統總體結構如圖2所示，行插值和數據控制模塊控制數據存入雙口RAM中，并在存入的過程中實現行的放大，因為采用2×2領域放大，每個目標像素放大所需的原始圖像相鄰2行的2個像素，所以可以將相鄰2行寫入雙口RAM。列插值和數據控制模塊實現列放大和把插值后的數據送入到下一個模塊。數據流向是圖像放大模塊的重點和難點，如何實現實時性，良好的數據控制很重要。在數據從上一個模塊讀入的同時，行插值模塊就完成了行放大。在一幀圖像的幀頭，行插值模塊對2行數據進行操作，在第2行到倒數第2行，行插值只對單行數據進行處理，處理完畢后并通知列插值模塊進行下一步運算。列插值模塊在收到行插值模塊給的信號后，從雙口RAM中讀取已經存入的兩行數據，并完成中間行的插值，在運算的過程中并把RAM中的第一行的數據逐個讀出并送到下一個模塊。當完成列插值運算后，立即通知行插值模塊開始讀入新的一行，并在讀入的同時，把新產生的行讀出。行插值模塊完成新的一行讀入后，通知列插值模塊與RAM中上一次存入的第二行(第一次列插值的第3行)進行列插值操作，并重復上述操作，直至完成當前幀。具體流程如圖3所示。

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　　2.2 算法實現

　　圖像處理模塊的具體實現結構如圖4所示。該模塊由3個部分構成：ram_control模塊實現RAM控制和行放大;calculate模塊實現列放大和數據輸出;dpram為雙口RAM用于數據存儲。

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　　(1)ram_control模塊。D_SYP為2倍的像素時鐘輸入，SYP為像素時鐘，SYL為行同步信號，G_reset為全局復位信號，data_in為數據輸入端口，cal_done為列運算完成信號指示，done為行放大完成信號，其余信號為dpram控制信號。

　　(2)calculate模塊。caleulate模塊與ram_control模塊功類似，再運算完成后可以控制數據輸出到下一個功能模塊。

　　(3)dpram。dpram可以實現不同速率的輸入和輸出，還可以根據需求改變同一個RAM口的不同速率的輸入和輸出，本文采用了兩路不同的時鐘分別控制ram_a口和ram_b口，同一個口用同樣的時鐘讀入讀出數據。

　　3 系統仿真與實現

　　圖5為quartus功能仿真結果，時鐘速率和數據輸入均為模擬產生，根據仿真結果可以看出，地址發生器和數據輸出均按照設計要求輸出，理論上可以實現放大功能。

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　　圖6為紅外機芯組件GW160×120所采集到的原始圖像，圖7為采用本文放大算法后采集到的圖像。對比發現圖像質量較好，沒有馬賽克現象，可以滿足觀察需要，達到了設計要求。

　　4 結語

　　在以后的應用中如果硬件資源滿足需求，可以把雙三次插值應用于紅外機芯系統。由于系統采用了FPGA進行設計，因此具有很強的擴展性，可以在不改變硬件系統的基礎上進行算法改進，增加了系統的靈活性和適應性。